Autodesk 专家 Robert Yancey 谈增材制造、生成式设计与工业 4.0

从设计到工作流管理，软件在增材制造中扮演日益关键角色。Autodesk 作为软件版图领军者，是开发面向制造、建筑等广泛行业软件的十亿美元级公司。我们有幸采访 Autodesk 制造与生产行业战略及业务发展总监 Robert Yancey。Yancey 在增材制造领域拥有 25 年以上经验，现负责监督 Autodesk 制造解决方案的业务与行业战略，含减材与混合技术、增材制造。今天我们讨论 Autodesk 如何加速增材制造采纳、为何生成式设计如此重要、行业如何从快速成型迈向生产。

凭借你在增材制造的丰富背景，如何看待行业多年演进？

过去几年发生的主要事情之一，是增材制造可超越原型的理念。医疗牙科领域这点已持续一段时间。但医疗行业外，开始看到人们审视技术、意识到能实际构建零件或生产低批量、其他方式难以实现的量。随成本下降、速度提升，用增材制造生产更成可能。当然，仍有大量障碍和挑战使其成现实。但我们接触许多公司，在看如何用增材制造做生产应用。

深入 Autodesk 产品，从 Netfabb 开始。Autodesk Netfabb 如何推进增材制造应用？

Netfabb 是打印准备软件。用它处理 STL 文件、生成支撑结构。那技术已有一段时间，所以我们聚焦让工作流更高效。虽如此，Netfabb 内有额外能力提供独特收益。例如，我们有先进刀路技术。用那技术的公司其工艺见显著加速。金属增材方面，我们也有仿真能力，能仿真粉床熔融技术。这意味着能虚拟查看残余应力、变形、铺粉刀干涉。在实际投入构建前完成所有那些。更近期，我们将那技术应用于混合工作流。典型案例是用如电弧丝工艺沉积金属，然后开发机加工能力在沉积后精加工零件——也在定向能量沉积过程中做仿真。

混合制造目前有多普及？

混合制造仍相当新，虽市场兴趣浓厚。目前真正全面利用混合制造的客户仅一小撮。但展会上我们开始见更多混合机床厂商，针对石油天然气等行业应用、或粉床熔融技术不支持的大型零件应用。

生成式设计是 Autodesk 战略清晰部分——Fusion 360 如何实现 Autodesk 的生成式设计愿景？

区分 Autodesk 生成式设计与其他提供生成式设计解决方案的一点是：我们不给单一最优解。我们给满足你要求的一系列解、并给工具让你轻松导航那些解。个人认为行业总将生成式设计定位为轻量化工具。它特别适合增材制造，因为它产出的设计往往难以用其他方式高效制造。但在 Autodesk，我们真正视生成式设计为设计探索技术，允许探索工程功能和商业价值。我们开始引入常见制造技术，如能用生成式做二三轴加工。全年你会见更多那内容。所以生成式设计变得对今天用传统制造方法的人适用。另一件我们在做的事，是纳入更多商业权衡：如在设计过程中能看成本、进度、材料权衡。随着引入铸造等商业因素进工作流，人们能同时做工程性能与商业价值权衡。

常谈论增材制造需要新设计方法。你怎么看？

是的，那绝对是个主要鸿沟。我最近参加 MIT 主办的联盟会议，整天专门讨论面向增材设计。我们从许多客户听到：他们用极碎片化工作流。在 CAD 工具做设计，转 STL 导入构建处理器如 Netfabb。然后发给机器，机器收集数据。结果形成数据孤岛、不良连接。那正是 Fusion 360 愿景和意图：创建单一环境，让你从概念到打印，所有数据在正确语境、正确格式、以正确方式呈现给个人。增材制造工作流涉及多人，他们需要不同数据、常需不同格式。Fusion 360 愿景是真正以数据为中心把那些整合、创建端到端工作流。我们也有兴趣与增材生态系统内其他技术提供商合作——如工作流管理软件——能与提供其他技术者伙伴，让用户方便高效完成工作。

谈伙伴关系与合作，Autodesk 宣布不少，HP 和 GE Additive 是最近一些。Autodesk 的合作伙伴方式如何？你如何看行业合作角色？

增材空间仍是相对小行业。我认为人们认识到要增长，必须与空间内其他技术提供商合作。那绝对是客户在要求。他们厌倦了运营中存在的碎片化工作流和数据孤岛、无法整合。我们过去 18 个月与 GE Additive 和 HP 对话。他们向我们表达相似观点：限制他们卖更多机器、更多材料的因素之一是碎片化工作流。他们想与我们合作，为其机器建立更一致工作流。既然他们是目前行业最大两个名字，我们决定他们是好伙伴来帮助解决此问题。但我们意图是提供平台，让任何机床厂商能与 Fusion 360 和外部技术厂商创建工作流。

还有其他能谈的合作伙伴吗？

最近在 TCT Asia 宣布与 Farsoon 和 Arkema 合作。那有趣因为 Arkema 是材料供应商、Farsoon 是机床厂商、我们是软件供应商。所以不只是材料、机器或设计；真的是所有三者——工艺、材料和设计。三者须协同工作，才能为用增材制造的人产出最佳结果。

早前你提到增材制造从快速成型向生产持续转移。确保这发生的关键因素是什么？

那某种程度上依赖行业。高度监管行业如医疗、航空航天，总有如何认证零件的问题。必须认证设计、材料和工艺，这与其他制造技术没太大不同。但增材制造工艺不同、材料可能不同，所以须经那个过程获认证。那是进入生产需发生的事之一。还有就是对技术普遍不熟悉。公司看到增材制造机会但常缺乏足够专长真正理解如何快速进入生产。有公司移动较快，有才刚入门。我们发现一点：许多客户来找我们只想通用培训。想帮助理解增材制造机会和障碍在哪、更好理解工艺和所需材料、所有这些因素如何反哺设计、以便开始探索如何用这技术生产。成本在许多情况下仍是障碍。结合缺乏如何使用设计技术、如何为增材制造做商业案例的知识，我会说仍有不少限制因素。

这种对更多培训的需求影响 Autodesk University 用户大会内容了吗？

Autodesk University 是我们办多年的用户大会，真正用户驱动。我们让客户实际教许多课、提供大量内容。有流程决定哪些会话进入总议程。是的，我们见 Autodesk University 对增材制造兴趣增长。追踪会见增材课程和内容增多。我们也寻求与顾问和大学合作。最近在 MIT，我们与其合作，他们开发了许多聚焦在职专业人士而非大学生的教育课程。今年推出课程，获巨大回响。我们在与他们合作，能提供那种培训内容、用 Autodesk 技术协助开发培训内容。我们真正看向外部提供商做大量培训、专注为客户和受训者开发最佳软件体验。

关于做增材制造商业案例的挑战：新接触技术的公司如何开始制定采纳策略？应考虑哪些因素？

我观察，许多公司开始涉足增材制造时，生产用传统工艺设计的零件。能打印、手里有 3D 打印零件展示很棒。但商业案例寻找时崩塌。若零件为铸造或机加工设计，那些技术常仍更具成本效益，尤其中大批量。需发生的教育部分、与商业案例对齐的是：如何为零件、组件或系统提供价值，使增材制造成提供额外价值的唯一途径。看著名案例如 GE LEAP 燃油喷嘴——我们与 HP 有 Penumbra 案例。那些是从白纸开始为增材设计零件。那样实际实现性能价值。所以真的是能用白纸设计零件。显然须深谙技术才能做到，软件工具须支持那点。那是我们大量聚焦的。

在特定行业或应用看到增材制造关键机会吗？

当然，医疗和航空航天是目前两大市场。但看 Autodesk 核心市场——设计和制造，关键机会在工业机械——中小机床车间和制造设施。有趣的是我们实际见那行业相当大兴趣。他们比航空航天或医疗行业更清楚哪里能为零件收更高费率。消费品 3D 打印也开始获更多关注。混合工作流方面，另一见兴趣领域是用增材技术做工装。那很大。夹具治具长期用技术，模具镶件有限应用。但我们见对用增材原型和更快创建工装、做更多迭代的兴趣显著增加。他们最终可能仍用传统切削模具，但增材能通过流程提供大量价值。然后有只需几百或几千件的应用，增材工装是更具成本效益的交付方式。

建筑行业增材制造如何？采纳技术相当慢却似有大量潜力。

建筑行业增材制造应用绝对在 Autodesk 雷达上、我们密切监控。建筑是我们应对的关键市场，我们定位极好。我们都见过机器人打混凝土视频，但超越那、能为新建筑设计创建定制节点。建筑业看向制造业寻求指导，如何创建更高效建筑流程、利用制造业用过的技术。采纳率仍极早期。但我会说行业有相当大兴趣，有些公司推出建筑 3D 打印技术。这是我们称工业化建筑的领域，真正让建筑更像制造工厂、获那些效率。正如我们视增材为制造工具箱工具之一，增材将是建筑行业工具箱技术之一。

就增材制造在更广制造生态系统中的角色，你视其更多为传统制造方法的补充工具？

增材制造不会替代传统制造。但随着采纳持续增长，它将有角色。所以是的，能互补。特定应用下可能替代传统制造。但我们视增材为现可供用户用的另一制造技术，他们试图弄清如何从设计到制造再上市、以最具成本效益方式做、为客户生产最佳质量产品。

工业 4.0 是常听词汇。Autodesk 对工业 4.0 的愿景是什么？

工业 4.0、数字孪生……我们常听这些词。有意思因为我们收到客户反馈说工业 4.0 全是炒作、不适用他们。但也有客户实际从在整体工作流利用更多 AI、机器学习和数据分析获良好价值。我们观点是：要真正达到工业 4.0 愿景，重要第一步是更好连接设计和制造工作流。那正是 Fusion 360 的承诺。我们在 Fusion 内有很棒的加工零件工作流。你将开始见增材制造工作流今年涌现。真正是连接设计和制造间数据。显然有下游连接如质控检测、供应链物流等。但若不连接设计制造数据，工业 4.0 愿景永远不会实现。所以那是我们目前聚焦：连接设计到制造工作流。

实际管理增材制造工作流生产端时，你认为当前存在这过程缺口吗？能否解释更多你如何看那连接建立、特别是数据方面？

这是我们跨制造业看到的主要缺口。仅举数据点，我们有许多客户用我们机加工技术造注塑模具。我们也做注塑成型仿真。所以与注塑市场连接紧密。我调查我们机加工客户：他们从客户收到的设计中有多少百分比准备好切削模具。回答总是一样。大多数情况，他们说从未发生过。我将其描述为：设计师常不精通制造工艺所有复杂性，他们设计时缺乏对制造运营足够洞察。设计完成，扔给制造运营。下步我称"舞蹈开始"——设计与制造间的舞蹈、来回拉扯、以获得满足设计要求且能按时按进度制造的东西。我们大量工作在试图闭合那缺口。想给设计师更多洞察其设计决策对制造运营的影响。也需反向。制造工程师可能看制造运营中省时省本机会、需设计变更。他们无可见性回溯设计师知晓若做那变更、是否违反零件任何工程要求。我们真正试图闭合那缺口、能沿产品开发流程给在职专业人士洞察、让他们在需要的语境有所需数据、以做更好决策。

增材制造内有哪些让你兴奋的趋势？

行业快速移动。总有新公司新技术涌现。我见到特别感兴趣的趋势是更多增强塑料。复合材料技术在来。有许多公司开发有趣复合材料工艺，给你更刚性零件、更定制零件、无法用其他方式制造的零件。混合技术是另一新兴有趣趋势。提供优势：能用真正传统工艺如焊接、以方式应用它们、以更低成本、更多设计灵活度造高价值组件。我认为将继续见成本下降、这些工艺速度提升。我认为那是驱动人们考虑用增材做生产应用的原因——只需千件就能把产品推向市场。

反面看，若有三件事能加速该过程，会是什么？

首是教育。第二是认证流程。提过航空航天、医疗有特定认证流程，但仍在为增材制造挣扎。第三，我认为是面向增材制造设计能力。更复杂的是不同行业设计要求不同。如何带着那想法教通用面向增材设计课？工具也有系统局限。看 CAD 工具与打印准备工具间交接，问题在 CAD 工具只输出 STL 文件、你用那工作。若需修改，得回 CAD 工具、重新输出 STL、再改。那不高效。反面，能在 CAD 环境内做变更、快速见对打印工艺、所用材料的影响、允许更多迭代、导致更高效流程。那也是我们试图用生成式设计达成的部分。生成式设计定义你想解决的工程和商业问题、所有变量、让工具产出数百可行设计选项。你能快速筛选、确定哪些最有趣、做更多分析。

最后，2019 年对 Autodesk 长什么样？

你将开始在 Fusion 360 看增材制造工作流出现。将继续已建立伙伴关系、为那些机器客户创建无缝高效工作流。将继续紧跟复合材料、混合制造等新技术、理解用例应用、那些与我们客户群交汇处。最终，我们加倍努力将增材制造带给大众。了解更多 Autodesk 解决方案，访问：https://www.autodesk.com关于 Robert Yancey 博士Autodesk 内，Yancey 博士定义制造生产解决方案业务与行业战略，含减材加工、增材打印/制造、混合和复合材料技术。他是生成式设计和制造、先进仿真、航空航天结构设计、先进复合材料公认领导者。拥有 MIT、Virginia Tech 和 Dayton 大学航空航天和材料工程学位。